Розробка методів зафарбовування та моделей відбивних здатностей поверхонь для створення реалістичної комп'ютерної графіки. Частина 2. Розробка методів та засобів розрахунку інтенсивностей кольору пікселів

Abstract

У магістерській кваліфікаційній роботі розроблено методи і засоби підвищення продуктивності та реалістичності зафарбовування тривимірних графічних об’єктів за прямим методом. Проведено аналіз методів і засобів зафарбовування тривимірних графічних фігур. Обґрунтовано доцільність удосконалення методів зафарбовування за рахунок зменшення їх обчислювальної складності, а також підвищення реалістичності. Розроблено адаптивний метод зафарбовування в якому у залежності від кривизни поверхні наявності дифузної та спекулярної складової кольору вибирається метод зафарбовування. Розроблено алгоритм та програма для адаптивного зафарбовування тривимірних зображень. Розроблено підхід до підвищення реалістичності зображень тривимірних об’єктів за Гуро. Суть модифікації полягає у розбитті трикутника на складові у залежності від аналізу максимальних значень інтенсивності кольору на ребрах трикутника. Розроблене програмне забезпечення показало, що такий підхід забезпечує підвищення реалістичності відтворення відблисків і ураховує локальну кривизну поверхні. З метою зменшення обчислювальної складності зафарбовування розроблено підхід до адаптивної нормалізації векторів, суть якого полягає у тому, що нормалізація виконується у тих випадках коли лінійне інтерполювання векторів нормалей призводить до похибки яка більша порогової. Запропонований підхід дозволяє на 25% зменшити обчислювальні витрати на нормалізацію.

В магистерской квалификационной работе разработаны методы и средства повышения производительности и реалистичности закрашивания трехмерных графических объектов по прямым методам. Проведен анализ методов и средств закрашивания трехмерных графических фигур. Обоснована целесообразность совершенствования методов окрашивания за счет уменьшения их вычислительной сложности, а также повышение реалистичности. Разработан адаптивный метод закрашивания в котором в зависимости от кривизны поверхности наличии диффузной и спекулярной составляющей цвета выбирается метод закрашивания. Разработан алгоритм и программа для адаптивного закрашивания трехмерных изображений. Разработан подход к повышению реалистичности изображений трехмерных объектов по Гуро. Суть модификации заключается в разбиении треугольника на составляющие в зависимости от анализа максимальных значений интенсивности цвета на ребрах треугольника. Разработанное программное обеспечение показало, что такой подход обеспечивает повышение реалистичности воспроизведения бликов и учитывает локальную кривизну поверхности. С целью уменьшения вычислительной сложности окрашивания разработан подход к адаптивной нормализации векторов, суть которого заключается в том, что нормализация выполняется в тех случаях, когда линейное интерполирование векторов нормалей приводит к погрешности которая больше пороговой. Предложенный подход позволяет на 25% уменьшить вычислительные затраты на нормализацию.

In the master's qualification work the methods and means of increasing the productivity and realism of coloring of three-dimensional graphic objects by the direct method are developed. The analysis of methods and means of painting three-dimensional graphic figures has been carried out. The expediency of perfection of methods of painting by the reduction of their computational complexity, as well as increase of realism is substantiated. An adaptive coloring method is developed in which, depending on the curvature of the surface of the presence of diffuse and specular component of color, the method of painting is selected. The algorithm and program for adaptive coloring of three-dimensional images are developed. The approach to increase the realism of images of three-dimensional objects for Guro is developed. The essence of the modification is to divide the triangle into components, depending on the analysis of the maximum values of the intensity of the color on the edges of the triangle. The developed software has shown that this approach provides increased realism of reproduction of glare and takes into account the local curvature of the surface. In order to reduce the computational complexity of painting, an approach to the adaptive normalization of vectors is developed, the essence of which is that normalization is performed in those cases where linear interpolation of normal vectors leads to an error which is more than threshold. The proposed approach allows for 25% reduction of computational costs for normalization.